【正文】 XTAL30pFC130FC2X1 X2GND 圖 34 時鐘電路 復位電路設計 89 系列單片機在啟動時也需要復位使 CPU 及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初始態(tài)開始工作。AT89S52 的按鍵復位電路見圖 35，電路簡單可靠。后兩者發(fā)展迅速，唯有傳感器技術(shù)發(fā)展滯后。 自動控制澆花 系統(tǒng) １０ 依照中華人民共和國國家標準 (GB/T76651987 傳感器通用術(shù)語 )的規(guī)定，傳感器的定義為 ：“ 能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置 ” ，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。 傳感器在我國的設施農(nóng)業(yè)中發(fā)揮著重要的作用，主要用于環(huán)境參數(shù)的獲取，根據(jù)檢測對象分為空氣環(huán)境和土壤環(huán)境。 傳感器的原理框圖如圖 36 所示 ： 圖 36 傳感器的原理 選擇 溫度是一個與人類的生活、工作息息相關(guān)的物理量，也是現(xiàn)代科學技術(shù)中最重要的物理量。 (1)熱敏電阻 :利用半導體的電阻隨溫度變化而顯著變化的特性制成的半導體測溫元件。它的優(yōu)點是 :靈敏度高，工作溫度范圍寬，穩(wěn)定性好，過載能力強，體積小。 (2)熱電偶 :是利用物理學中的金屬熱電效應制成的溫度傳感器。 (3)PN 結(jié)溫度傳感器 :實質(zhì)是一種半導體集成電路，利用晶體二極管、三極管的 PN 結(jié)電壓隨溫度變化而變化的原理制成。 (4)集成溫度傳感器 :是把濕敏元件，放大電路、偏置電路及線形化電路集成在同一芯片上的溫度傳感器。 自動控制澆花 系統(tǒng) １１ 據(jù)據(jù)實際情況可知，溫室內(nèi)環(huán)境的變化范圍為 0℃ ～ 40℃ ，溫度的變化范圍較小 。 經(jīng)過對上述幾種溫度傳感器的性能分析比較，認為選用集成溫度傳感器 DS18B20 合適。所測溫度由 口輸入單 片機與給定溫度進行比較 。一線總線獨特而且經(jīng)濟的特點，是用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡，為測量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新的概念，現(xiàn)在，新一代 DS18B20 體積更小、更經(jīng)濟、更靈活。C ～+125176。C ～ 85176。176。 現(xiàn)場溫度直接以 “ 一線總線 ” 的數(shù)字方式傳輸，提高了系 統(tǒng)的抗干擾性。測溫類電子產(chǎn)品等。方便，而且新一代產(chǎn)品更便宜體積更小。 獨特的單線接口僅需一個端口引腳進行通訊 178。 簡單的多點分布式測溫應用 178。 可通過數(shù)據(jù)線供電，供電范圍為 到 178。C ～ +125176。F ）在 10176。C 范圍內(nèi)精度為 177。C 178。 最多在 75ms 內(nèi)將溫度轉(zhuǎn)換為 12 位數(shù)字 178。 報警搜索命令識別并標志超過程序限定溫度（溫度報警條件）的器件 178。 DS18B20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如 圖 37 所 示： 圖 37 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS18B20 的引腳如圖 38 所示： 圖 38 DS18B20 外部引腳 引腳說明： GND 接地， VCC 接電源， Q 是數(shù)據(jù) I\O 口?？焖?、準確地測定花卉生長環(huán)境的濕度信息，對于探明植物生長環(huán)境此時是否為最 佳狀態(tài)具有重要意義。 土壤濕度是最重要和最常用的土壤信息，它是科學地控制調(diào)節(jié)土壤水分狀況，進行節(jié)水灌溉，實現(xiàn)科學用水的基礎(chǔ)。 目前，土壤水分的直接測定主要方法有烘干法即土鉆法 (SA)，間接測量可用石膏電阻塊、電容法、張力計和中子儀、時域反射儀 (TDR)等。 由 V 1 和 V 2 及部分外圍元件組成土壤水分檢測電路，石墨電極的體電阻隨濕度而變化，當土壤濕度較大時，其體電阻較大， V1 因其基極電位高而截止，造成 V2 也截止，其集電極輸出低電平。通過調(diào)節(jié) RES 的阻值，可以控制土壤濕度的范圍在 %60～ %80 之間，具體阻值由后期實驗測定?？焖贉蚀_地測定作物生長環(huán)境的 光照強度，對于探明作物生長環(huán)境狀態(tài)是否為最佳，是否適宜作物生長，以便及時做出調(diào)控等具有重要的意義?？捎糜跈z測直接引起光量變化的非電量，如光強、光照度、輻射測溫、氣體成分分析等 。光電式傳感器具有非接觸、響應快、性能可靠等特點。光照檢測電路如圖 311 所示 自動控制澆花 系統(tǒng) １５ 2314111U5ALM324AD1162K11647KVCC50KR10Res Adj2 圖 311 光照檢測電路 輸出控制電路的設計 自動控制系統(tǒng)通過傳感器對受控對象的有關(guān)參數(shù)信息數(shù)據(jù)的實時采集，經(jīng)過數(shù)字化變換進入單片機 CPU 進行必要的處理，而后輸出以驅(qū)動執(zhí)行器件或機構(gòu)產(chǎn)生相應的動作，直接推動被控對象來調(diào)整被測參量，最終目的以使受控參量始終處于要求值或范圍內(nèi)。對受控設備的驅(qū)動常采用模擬量或數(shù)字量輸出驅(qū)動兩種方式。目前單片機I/0 口線的驅(qū)動能力和與 CPU 直接接口的一般 TTL 電路或 CMOS 電路的驅(qū)動能力很有限的，不足以驅(qū)動那些功率開關(guān) (如繼電器、電機、電磁開關(guān)等 )和強電設備、大功率負載，且由于工作現(xiàn)場環(huán)境惡劣、輸出通道接近控制對象及周圍的電磁等干擾嚴重，所以輸出控制電路設計主要是解決輸出隔離即干擾防治和功率驅(qū)動問題。 單片機與功率放大電路間易產(chǎn)生電磁干擾，因此采用光電耦合器隔離等抗干擾措施。開關(guān)量輸出隔離的目的在于隔斷單片機與執(zhí)行機構(gòu)之間的直接電氣聯(lián)系，以防地電位差、外界電磁場等干擾因素造成執(zhí)行機構(gòu)地誤動作，甚至導致智能儀器本身 的損壞。功率晶體管適合于負載所需電流不太大的場合，常用來驅(qū)動微型繼電器、 LED 顯示等。無觸點，壽命長，可靠性高 。繼電器是利用改變金屬觸點位置使動觸點和定觸點閉合或分開，所以繼電器具有接觸電阻小，流過電流大和耐壓高等優(yōu)點 。 本系統(tǒng)中被控對象都要用到功率驅(qū)動器件，其中電磁閥約 5V/個、天窗電機約 10W/臺。產(chǎn)品適用于小型自動供水。對輸出控制的前置隔離功放驅(qū)動電路均采用功率晶體管、具有隔離驅(qū)動功能的光電禍合器件和繼電器，其中隔離控制繼電器選用電磁式繼電器，繼電器兩端加接泄 流二極管回路，用來保護驅(qū)動器。硬件抗干擾技術(shù)主要體現(xiàn)在過程通道抗干擾設計、供電系統(tǒng)抗干擾設計和印刷電路板抗干擾設計三個方面。 采用抗干擾穩(wěn)壓電源 采用具有抗干擾能力的穩(wěn)壓電源，絕大部分干擾都可以克服。 采用良好的接地系統(tǒng)。沿著單片機主板邊緣，安置上一圈地線和電源線，并將 自動控制澆花 系統(tǒng) １７ 的電容置于電源和地線間，以確保電源穩(wěn)定。 印刷線路板大小要適中，且要合理分區(qū)按照單點接電源、單點接地的原則送電。 模擬電路與數(shù)字電路地線分開。 電磁閥控制電路 電磁閥控制電路主要由 NPN 共集 共射復合管及繼電器組成，當單片機 給出高電平 ,復合管導通，繼電器接通，將開關(guān)吸合，電磁閥接通開始放水。本系統(tǒng)選用適時 性強與透明度高的 C語言作為編程語言，系統(tǒng)軟件的開發(fā)全部采用 Keil uVision3進行。在程序設計中，可根據(jù)系統(tǒng)功能，將整個軟件系統(tǒng)劃分為若干個功能相對獨立易于解決的模塊，每個模塊是一個結(jié)構(gòu)完整，相對獨立的程序段，能完成某一規(guī)定的任務，實現(xiàn)某個具體的功能。 系統(tǒng)主程序如圖 41 所示： 圖 41 系統(tǒng)主程序 自動控制澆花 系統(tǒng) １９ 傳感器控制模塊 設計 通過對傳感器輸入的模擬信號進行轉(zhuǎn)換、處理分析并與預設參數(shù)限值進行比 較，予以判斷，滿足一定條件則執(zhí)行相應控制功能。硬件電路采用成熟的電路設計，元件選用 成本較低的器件，電路穩(wěn)定，擴干擾力強，性價比較高。 工作 展望 環(huán)境量自動控制工程是一個耗時長的大型系統(tǒng)工程，涉及到電子與計算機等行業(yè)，需要投入大量的人力和物力。 基于環(huán)境多因子的自動澆灌控制系統(tǒng)在如下方面有待作進一步的研究： (1)傳感器件國內(nèi)水平較低，需在以后進行更具體的試驗。 (4)要達到室內(nèi)或溫室環(huán)境自動控制，必須盡可能全面考慮具體的環(huán)境調(diào)節(jié)和具體的植物生理的特點、不同植物對環(huán)境因子的不同要求、同一植物在不同生理階段對于環(huán)境因子的要求以及各環(huán)境因子的相互影響。 (5)本系統(tǒng)鑒于時間及水平所限沒有充分考慮光照補償，溫度補償?shù)却胧?，在以后的研究中應該加上這些思想。本文從選題到完成，從理論上的探討到實際問題的解決，大部分是在 老師的親切關(guān)懷和悉心指導下完成的。在此謹向張老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意！ 最后，再次對關(guān)心、幫助我的老師和同學表示衷心地感謝！